《微粒间作用力的判断及对物质性质的影响》课件

《微粒间作用力的判断及对物质性质的影响》1.共价键的判断及分类(1)共价键的分类(2)共价键类型的判断①根据成键元素判断：同种元素的原子之间形成的是非极性键，不同元素的原子之间形成的是极性键。②根据原子间共用电子对数目判断单键、双键或三键。③根据共价键规律判断σ键、π键及其个数；原子间形成单键，则为σ键；形成双键，则含有一个σ键和一个π键；形成三键，则含有一个σ键和两个π键。2.范德华力、氢键及共价键的比较

范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、电负性很大的原子原子强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素①随着分子极性的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，作用力越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如熔、沸点：F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的热稳定性；②共价键的键能越大，分子的热稳定性越强1.(2019·洛阳高二期末)下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法正确的是A.32gS8分子中含有0.125molσ键B.SF6是由非极性键构成的分子C.1molC2H2分子中有3molσ键和2molπ键D.C2H2分子中不含非极性键1234567891011√跟踪训练12131234567891011解析1molS8分子中含有8molσ键，因此32gS8分子中所含σ键为×8＝1mol，A项错误；根据SF6的结构模型可知，SF6是由S—F极性键构成的，B项错误；C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误。12132.下列各组化合物中，化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是A.CO2和SO2

B.CH4和PH3C.BF3和NH3

D.HCl和HI1234567891011解析选项中各分子中共价键都是不同元素之间形成的，均为极性键；其中CO2为直线形分子、CH4为正四面体形分子、BF3为平面三角形分子，均为中心对称分子，故为非极性分子；而HCl和HI是由不同元素形成的双原子分子，属于极性分子，而SO2为V形分子，PH3和NH3为三角锥形分子，不是中心对称分子，是极性分子，综上分析，答案为D。√12133.S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是A.为非极性分子B.分子中既含有极性键又含有非极性键C.与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2D.与水反应的化学方程式可能为：2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl1234567891011√1213解析根据S2Cl2的分子结构形状可知，它属于极性分子，选项A错误；由于S2Cl2与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；1234567891011由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，选项D正确。12134.下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是1234567891011选项Ⅰ组Ⅱ组A相对分子质量：HCl>HF沸点：HCl高于HFB键能：H—O>H—S沸点：H2O高于H2SC分子间作用力：H2O>H2S稳定性：H2O强于H2SD相对分子质量：HI>HCl沸点：HI高于HCl√1213解析由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点：HCl低于HF，A项中Ⅱ命题不正确；由于原子半径：O<S，键长：H—O<H—S，所以键能：H—O>H—S，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O高于H2S，B项中Ⅰ命题不能解释Ⅱ命题；由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能：H—O>H—S，所以热稳定性：H2O强于H2S，分子的热稳定性与分子间作用力无关，所以C项中Ⅰ命题不能解释Ⅱ命题；12345678910111213由于相对分子质量：HI>HCl，所以范德华力：HI>HCl，沸点：HI高于HCl，D项中Ⅰ命题能解释Ⅱ命题。123456789101112135.下列说法不正确的是A.HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强B.苹果酸()含有1个手性碳原子C.HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O均能形成氢键D.以极性键结合的分子不一定是极性分子1234567891011√12131234567891011解析结合HO—Cl、(OH)2CO、(OH)NO2、(OH)ClO3，非羟基氧原子数依次增加，酸性依次增强，A项正确；苹果酸分子中2号碳原子为手性碳原子，B项正确；HCl与H2O不能形成氢键，C项错误；CH4为非极性分子，D项正确。12136.(2020·威海高二月考)下列关于σ键和π键的说法不正确的是A.σ键能单独形成，π键不能单独形成B.σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转C.双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键D.CH3—CH3、CH2==CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C，所以键能都相同解析单键中只有一个σ键、双键中有一个σ键、一个π键，三键中有一个σ键，两个π键，π键不能单独形成，A、C项正确；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，π键不能绕键轴旋转，B项正确；三种分子中还含有C—Hσ键，D项错误。1234567891011√12137.下列反应能说明σ键比π键牢固的是1234567891011解析碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2==CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。√12138.下列各组化合物中，所含化学键类型完全相同的是A.C2H6、H2O2、C2H5OH B.HCl、NaCl、MgCl2C.H2O、CO2、Na2O2 D.NaOH、NaClO、Na2O1234567891011解析A项，三种物质中都含极性共价键和非极性共价键；B项，HCl中只含极性共价键，NaCl、MgCl2中只含离子键；C项，H2O、CO2中只含极性共价键，Na2O2中含离子键和非极性共价键；D项，NaOH、NaClO中含离子键和极性共价键，Na2O中只含离子键。√12139.(2019·淮南月考)下列物质的性质或数据与氢键无关的是A.氨极易溶于水B.邻羟基苯甲酸()的熔点为159℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213℃C.乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比混溶D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多1234567891011√12131234567891011解析NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，能与水以任意比混溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。121310.下列说法正确的是A.冰融化时，分子中H—O键发生断裂B.随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间作用

力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高C.由于H—O比H—S牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高D.由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定1234567891011√12131234567891011解析冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的分子间作用力而不破坏化学键，A项错误；结构相似的分子中，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，所以随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4的分子间作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间存在氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间作用力无关，D项错误。121311.如图所示为元素周期表短周期的一部分。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，不正确的是A.A与B形成的阴离子可能有B.E的气态氢化物的沸点比C的气态氢化物的沸点高C.D在过量的B2中燃烧的主要产物为DB2D.A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子1234567891011√解析由所给部分元素周期表可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。由于HF分子间存在氢键，故HCl的沸点比HF的沸点低，故选B项。121312.有下列十种物质：①CH4

②CH3CH2OH

③N2

④HCl

⑤CO2

⑥CH3CH3

⑦C2H4

⑧C2H2

⑨H2O2

⑩HCHO请按要求回答下列问题(填序号)：(1)只有σ键的有____________，既有σ键又有π键的有____________。(2)只含有极性键的化合物有__________，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有____________。(3)含有双键的有________，含有三键的有______。1234567891011①②④⑥⑨③⑤⑦⑧⑩①④⑤⑩②⑥⑦⑧⑨⑤⑦⑩③⑧1213解析十种物质的结构式分别为

、

、N≡N、H—Cl、O==C==O、

、

、H—C≡C—H、H—O—O—H、

。根据以下两点判断化学键类型：①单键只有σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。1234567891011121313.(2019·南京高二月考)回答下列问题：(1)1molCO2中含有的σ键数目为_______。2NA解析CO2分子内含有两个碳氧双键，双键中一个是σ键，另一个是π键，则1molCO2中含有σ键的数目为2NA。(2)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为______。HCN分子内σ键与π键数目之比为______。1∶2解析N2的结构式为N≡N，推知：CO结构式为C≡O，含有1个σ键、2个π键；CN－结构式为[C≡N]－，HCN分子结构式为H—C≡N，HCN分子中σ键与π键均为2个。1∶112345678910111213(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－1038.7kJ·mol－1若该反应中有4molNH断裂，则形成的π键有_____mol。3解析反应中有4molN—H断裂，即有1molN2H4参加反应，生成1.5molN2，则形成的π键有3mol。12345678910111213(4)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数比为______。5∶1解析设分子式为CmHn，则6m＋n＝16，解之得m＝2，n＝4，即C2H4，结构式为

。单键为σ键，双键有1个σ键和1个π键，所以C2H4中共含有5个σ键和1个π键。12345678910111213(5)1mol乙醛分子中含有σ键的数目为_________________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为_____。6NA(或3.612×1024)解析乙醛和CO(NH2)2的结构简式分别为

、

，故1mol乙醛中含有6NA个σ键，1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。123456789101112137(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是____________________。HF、H2O、NH3、CH4解析两个成键原子的电负性差别越大，它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性：F>O>N>C，因此四种元素与H形成的共价键的极性：F—H＞O—H＞N—H＞C—H。12345678910111213专题一原子杂化类型和分子空间结构的判断典例1(1)磷酸根离子的空间结构为

,其中P的价层电子对数为

、杂化轨道类型为

。

(2)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:

的结构为

。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由

变为

。

(3)(2019·全国Ⅰ卷)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是

、

。

(4)(2018·全国Ⅰ卷)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是

、中心原子的杂化形式为

。

(5)(2018·全国Ⅱ卷)①根据价层电子对互斥模型,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是

。

②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为

形,固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为

。

答案

(1)正四面体4

sp3

(2)sp3

sp2

(3)sp3

sp3

(4)正四面体sp3

(5)①H2S

②平面三角sp3解析

(1)的中心原子P的价层电子对数为4,孤电子对数为0,中心原子P为sp3杂化,故

的空间结构为正四面体。(2)NH3BH3中B形成4个σ键,为sp3杂化,中B形成3个σ键,为sp2杂化。(3)乙二胺中N形成3个单键,含有1对孤电子对,属于sp3杂化;C形成4个单键,不存在孤电子对,也是sp3杂化。思维建模

判断分子空间结构及中心原子杂化类型的方法判断分子或离子的空间结构时,要能够正确计算价层电子对数:一是运用计算式推导出价层电子对数。二是看配位原子数;如下表:价层电子对数杂化类型配位原子数孤电子对数价电子对空间结构分子空间结构实例2sp20直线形直线形BeCl23sp230三角形三角形BF321V形SnBr24sp340四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O对点训练

1-1下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相同的是(

)A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3 D.NH3、CH2O答案

B解析

各选项分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构分别为:A项,H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形;SO2分子中心原子采取sp2杂化,V形。B项中BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp杂化,直线形。C项,NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形;H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形。D项,CH2O分子中心原子采取sp2杂化,平面三角形;NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形。对点训练

1-2按要求完成下列空白。(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是

。

(2)①碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是

。

②CS2分子中,共价键的类型有

,C原子的杂化轨道类型是

。

(3)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:①C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的空间结构为

,中心原子的杂化轨道类型为

。

②化合物D2A的空间结构为

,中心原子的价层电子对数为

。

答案

(1)正四面体(2)①C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构②σ键和π键sp(3)①三角锥形sp3

②V形4解析

(1)根据价层电子对互斥模型,中S原子的价层电子对数为4,孤电子对数为

(6+2-4×2)=0,其空间结构为正四面体形。(2)①碳原子核外最外层有4个电子,在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子,也很难得到4个电子形成阴离子。因此,碳在形成化合物时,主要通过共用电子对形成共价键。②CS2分子中存在σ键和π键。CS2分子中,C原子的价层电子对数为2,杂化轨道类型为sp。(3)C核外电子总数是最外层电子数的3倍,则C为P元素。A、B的原子序数小于C,且A2-和B+具有相同的电子构型,则A为O元素,B为Na元素。C、D为同周期元素,且D元素最外层有一个未成对电子,则D为Cl元素。①P和Cl元素形成的组成比为1∶3的化合物E为PCl3,中心原子P形成3个σ键且含有1对未成键的孤电子对,故P原子采取sp3杂化,分子空间结构为三角锥形。②化合物D2A为Cl2O,其中O原子形成2个σ键且含有2对未成键的孤电子对,则O原子采取sp3杂化,故Cl2O为V形结构,中心原子O的价层电子对数为4。专题二分子间作用力对物质性质的影响典例2按要求完成以下各题。(1)(2020山东等级考)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为

(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为

,键角由大到小的顺序为

。

(2)(2019全国Ⅱ卷)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为

,其沸点比NH3的

(填“高”或“低”),其判断理由是

。

(3)(2019全国Ⅲ卷)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是

。

(4)ZnF2为离子化合物,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是

。

(5)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H2O)3(NH4)4Cl(用R代表)。图中虚线代表氢键,其表示式为()N—H…Cl、

、

。

答案

(1)NH3、AsH3、PH3

AsH3、PH3、NH3

NH3、PH3、AsH3(2)三角锥形低NH3分子间存在氢键(3)苯胺分子之间存在氢键(4)ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(5)(H3O+)O—H…N()

()N—H…N()解析

(1)NH3分子间存在氢键,氮元素的氢化物NH3比同主族的P、As元素的氢化物PH3、AsH3的沸点要高,而PH3、AsH3中均不存在分子间氢键,故影响PH3、AsH3沸点的因素为范德华力,相对分子质量越大,沸点越高,则沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3。通常同主族元素随着原子序数的递增,气态氢化物的还原性逐渐增强,则还原性由强到弱的顺序是AsH3、PH3、NH3。同主族元素,随着原子序数的递增,电负性逐渐减弱,则其气态氢化物中的成键电子对逐渐远离中心原子,致使成键电子对的排斥力降低,键角逐渐减小,故键角由大到小的顺序是NH3、PH3、AsH3。(2)As与N同族,则AsH3分子的空间结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3低。(3)苯胺分子中有N元素,可以形成分子间氢键。(4)由电负性:F>Cl>Br>I,结合4种物质溶解性的差别可推知溶解性不同的原因是ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,且极性较小。(5)由题图知还存在氢键(H3O+)O—H…N()、()N—H…N()。思维建模

分子结构与性质“原因解释”型解题模型

规律总结

1.范德华力对物质性质的影响范德华力是普遍存在于分子间的作用力,其强度比化学键弱,对物质的熔点、沸点和硬度有影响,范德华力越大,熔、沸点越高,硬度越大。一般来讲,组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力越大。2.氢键对物质性质的影响

对物质熔、沸点的影响(1)含有分子间氢键的物质,熔、沸点往往比同系列氢化物的熔、沸点高,如ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族中NH3、H2O和HF的熔、沸点反常高。(2)含有分子内氢键的物质,熔、沸点一般会有所降低,如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点比有分子间氢键的间硝基苯酚熔点和对硝基苯酚熔点都要低对溶解度的影响在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大,如HF和NH3在水中的溶解度比较大。而溶质分子内如果能够形成氢键,它在极性溶剂中的溶解度则会有所降低对点训练

2-1下列说法正确的是(

)A.HF的稳定性很强,是因为HF分子之间能形成氢键B.水结成冰时,H—O的键长变长,密度减小C.含氢元素的化合物中一定有氢键D.能与水分子形成氢键的物质易溶于水答案

D解析

氢键是一种相对较强的分子间作用力,它主要影响物质的物理性质,如熔沸点、密度、溶解度等,而分子的稳定性由分子内共价键的强弱决定,与氢键无关,A项错误。在冰中,水分子之间以氢键结合,形成比较疏松的晶体,在晶体结构中有许多空